聚噻吩類化合物電致發(fā)光材料的研究.pdf

1、聚噻吩類衍生物(PTs)作為一種新型導電高分子材料，以其優(yōu)異的光電性能，具有巨大的潛在應用價值，越來越受到研究者的重視。由于烷基取代聚噻吩具備優(yōu)異的溶解性和化學穩(wěn)定性，易于通過改變取代基的長度和體積，實現(xiàn)對聚噻吩禁帶寬的調控。 以3-溴噻吩為原料和二氯-1，3-雙(二苯基膦)丙烷鎳(Ⅱ)(Ni(dppp)Cl<,2>)為催化劑，通過格氏置換法分別合成了3-丁基噻吩(3BT)、3-己基噻吩(3HT)、3-辛基噻吩(30T)、3-(

2、2-乙基-1-己基)噻吩(3IOT)和3-十二烷基噻吩(3DDT)等單體，分別優(yōu)化了反應工藝條件參數(shù)和改進了提純方法。并通過元素分析法(EA)和核磁共振氫譜法(<'1>H NMR)的手段對其結構進行了表征，利用高效液相色譜(HPLC)進行純度測試，獲得的單體的產(chǎn)率和純度均優(yōu)于相關文獻的報道。 通過FeCl<,3>氧化催化法合成了聚(3-丁基噻吩)(P3BT)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-辛基噻吩)(P3OT)、聚(3

3、-(2-乙基-1-己基)噻吩)(P3IOT)、聚(3-十二烷基噻吩)(P3DDT)和聚3-辛基噻吩-3-(2-乙基-1-己基)噻吩(P30TIOT)等均聚物和共聚物，優(yōu)化了聚合反應的工藝條件。利用核磁共振氫譜法和紅外光譜分析(FTIR)對各種聚合物的結構進行了表征，其分子量通過凝膠色譜法(GPC)進行測定，結果表明合成的聚合物均具有較高的分子量和較低的分子量分布指數(shù)。對各種聚合物及其固態(tài)薄膜分別進行了熱重分析(TGA)和掃描電鏡(SEM

4、)，當加熱到300℃，重量損失不足5％，表明聚合物具有好的熱穩(wěn)定性，固態(tài)薄膜均勻致密和無針孔。 通過紫外．可見吸收光譜(UV-Vis)和光致發(fā)光光譜(PL)的表征，對比研究了P3BT、P3HT、P30T和P3DDT的光學性能。在氯仿溶液中，彼此間的紫外吸收波長峰值和光學帶隙能值均很接近；在固態(tài)薄膜上，紫外吸收波長峰值相對于在溶液中產(chǎn)生較大的紅移，且隨著側鏈的增長而發(fā)生紅移，光學帶隙能值有降低的趨勢，熒光發(fā)射的最大波長也有紅移的傾

5、向。P3IOT的相關光學性能測試表明其光學帶隙能值由于自身的位阻效應要高于P3OT的值，但其熒光強度是P30T的8倍，由于P3IOT具有較大的空間位阻從而降低分子鏈間的消光。將P3BT、P3HT、P3OT、P3IOT和P3DDT制作成ITO/Ploymer/Ag構造的單層發(fā)光器件，并對其進行電流-電壓(I-V)曲線和電致發(fā)光光譜(EL)的研究。制成的器件的開啟電壓在5～7 V之間，在低壓區(qū)域發(fā)現(xiàn)有電流反常增大的現(xiàn)象，這部分反常電流只會發(fā)

6、熱而不能發(fā)光易于造成短路，因此有機電致發(fā)光顯示器件的驅動電壓應處于高壓區(qū)域工作。分別得到P3IOT、P3BT、P3HT、P3OT和P3DDT在室溫空氣中的電致發(fā)光光譜，其發(fā)射峰分別為530 nm、590 nm、615 nm、655 nm和675 nm，發(fā)光顏色覆蓋了從黃綠色到紫紅色。 通過對比研究P3OT和P3IOT的光電性能，合成了新型共聚物3-辛基噻吩-共聚3-(2-乙基-1-己基)噻吩(P3OTIOT)，對該共聚物進行了系

7、統(tǒng)的結構表征與性能測試。結果表明：P3OTIOT的紫外吸收和熒光發(fā)射最大波長分別介于P3OT和P3IOT之間，光學帶隙能值僅比P3OT高12％，但熒光發(fā)射強度卻是P3OT的7倍，意味著通過共聚的方法有效提高了熒光量子效率，同時又避免了P3IOT禁帶寬過高，體現(xiàn)了利用位阻效應實現(xiàn)能帶工程方法。將P3OTIOT制作成ITO/P3OTIOT/Ag構造的單層器件并研究其電致發(fā)光性能，I-V曲線表明其開啟電壓為6 V，低于P3IOT的開啟電壓(7